Lista de funcionalidades, componentes, ventajas y casos de uso de los Espacios de almacenamiento directo

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Los Espacios de almacenamiento simplifican el aprovisionamiento y la administración del almacenamiento. Sin embargo, cuando se usa el almacenamiento compartido, están sujetos a límites de rendimiento y escalabilidad que podrían no ser aceptables en el nivel crítico para la empresa. Para dar cabida a escenarios que exigen más rendimiento y escalado, puede aprovechar los Espacios de almacenamiento directo.

¿Qué son los Espacios de almacenamiento directo?

Espacios de almacenamiento directo es la evolución de Espacios de almacenamiento, introducido por primera vez en Windows Server 2012. Aprovecha los Espacios de almacenamiento, los clústeres de conmutación por error, los volúmenes compartidos de clúster (CSV), el bus de almacenamiento de software y SMB 3.x para implementar el almacenamiento compartido virtualizado y de alta disponibilidad mediante el uso de discos locales en cada uno de los nodos de clúster de Espacios de almacenamiento directo. Es adecuado para hospedar cargas de trabajo de alta disponibilidad, incluidas las máquinas virtuales y las bases de datos de SQL Server. Espacios de almacenamiento directo admite el almacenamiento conectado directamente (DAS) y los JBOD. Esto elimina la necesidad de un tejido de almacenamiento compartido y permite usar una combinación de discos SATA para reducir los costos y los dispositivos de NVMe para mejorar el rendimiento.

Nota:

CSV es un sistema de archivos en clúster que permite a los nodos de clúster leer y escribir simultáneamente en el mismo conjunto de volúmenes NTFS o ReFS. Esto proporciona una distribución equilibrada de la carga y aumenta la velocidad de conmutación por error eliminando la necesidad de cambiar la propiedad de la unidad o desmontar y volver a montar los volúmenes.

Nota:

El bus de almacenamiento de software forma un tejido de almacenamiento definido por software que se compone de unidades locales en nodos de clúster. También enlaza dinámicamente las unidades más rápidas a unidades más lentas para proporcionar almacenamiento en caché de lectura/escritura del lado servidor que acelera las operaciones de E/S y aumenta el rendimiento.

Arquitectura de Espacios de almacenamiento directo

La arquitectura de Espacios de almacenamiento directo consta de los siguientes componentes:

• Cargas de trabajo de Espacios de almacenamiento directo. Las cargas de trabajo comunes incluyen máquinas virtuales y bases de datos de SQL Server.
• CSV. Los CSV consolidan varios volúmenes en un solo espacio de nombres que es accesible a través del sistema de archivos en cualquier nodo de clúster.
• Volúmenes con formato ReFS o NTFS. ReFS es la opción recomendada porque acelera las operaciones de disco duro virtual (VHD/VHDX), lo que proporciona un rendimiento superior en comparación con NTFS. ReFS también ofrece ventajas de resistencia, como la detección de errores y la corrección automática.
• Espacios de almacenamiento y los discos virtuales subyacentes. Con los Espacios de almacenamiento, puede crear discos virtuales mediante el almacenamiento disponible en el grupo de almacenamiento. Los discos virtuales proporcionan resistencia frente a errores de disco y servidor, ya que los datos se distribuyen entre los discos de distintos servidores.

Nota:

En el contexto de Espacios de almacenamiento directo, el término volumen normalmente hace referencia al volumen y al disco virtual subyacente.

• Bus de almacenamiento de software. Espacios de almacenamiento directo usa el bloque de mensajes del servidor (SMB) para la comunicación entre nodos mediante el uso del bus de almacenamiento de software. El bus de almacenamiento de software expone el almacenamiento en cada nodo y lo convierte en parte de la capa de Espacios de almacenamiento.
• Clústeres de conmutación por error. Los clústeres de conmutación por error son la característica de Windows Server que permite implementar cargas de trabajo de alta disponibilidad, incluidos Espacios de almacenamiento directo.
• Instancias de Windows Server. El clúster de Espacios de almacenamiento directo puede incluir entre 2 y 16 servidores.
• Redes SMB. Las redes SMB incluyen compatibilidad con SMB directo y SMB multicanal.
• Red. Espacios de almacenamiento directo requiere conectividad de red entre los nodos de clúster. Debe usar varios adaptadores de red compatibles con RDMA por nodo.
• Grupo de almacenamiento. El grupo de almacenamiento usa discos locales de todos los nodos de clúster.
• Discos locales. Cada servidor debe tener un almacenamiento conectado localmente, como discos HDD, SSD, NVMe o PMem.

Caché de Espacios de almacenamiento directo

Windows Server ofrece una gama de ventajas relacionadas con Espacios de almacenamiento directo, entre las que se incluyen:

• Desduplicación y compresión de volúmenes ReFS. La desduplicación admite volúmenes de hasta 64 terabytes (TB) y desduplicará los primeros 4 TB de cada archivo.
• Compatibilidad nativa con módulos de memoria persistente en clústeres de Espacios de almacenamiento directo. Puede usar la memoria persistente como caché para acelerar el espacio de trabajo activo o como capacidad para garantizar una latencia baja coherente en el orden de los microsegundos.
• Resistencia anidada para la infraestructura hiperconvergida de dos nodos. Con la resistencia anidada, un clúster de Espacios de almacenamiento directo de dos nodos puede proporcionar almacenamiento de acceso continuo para aplicaciones y máquinas virtuales, incluso si un nodo de servidor deja de funcionar y se produce un error en una unidad en el otro nodo de servidor.
• Unidad flash USB como testigo. Puede usar una unidad flash USB de bajo costo que esté conectada al enrutador para que funcione como testigo en los clústeres de Espacios de almacenamiento directo de dos nodos.
• Historial de rendimiento para la visibilidad del rendimiento y la utilización de los recursos. Esta funcionalidad integrada recopila automáticamente más de 50 contadores esenciales que abarcan el proceso, la memoria, la red y el almacenamiento, y los almacena durante un año como máximo.
• Escalado hasta 4 petabytes (PB) por clúster. A partir de Windows Server 2019, Espacios de almacenamiento directo admite hasta 4 PB (o 4000 TB) de capacidad sin procesar por grupo de almacenamiento.
• Paridad acelerada por reflejo. Con la paridad acelerada por reflejo, puede crear volúmenes de Espacios de almacenamiento directo que sean parte del reflejo y parte de la paridad, de forma similar a la combinación de RAID-1 y RAID-5/6 para combinar sus ventajas. En Windows Server 2019, el rendimiento de la paridad acelerada por reflejo es superior al doble en comparación con Windows Server 2016.
• Detección de valores atípicos de latencia de unidad. Espacios de almacenamiento directo detecta automáticamente los cambios anómalos en el rendimiento de la unidad y los etiqueta en Windows PowerShell y Windows Admin Center con el estado de Latencia anómala.
• Compatibilidad con la memoria de clase de almacenamiento para máquinas virtuales. Esto permite crear volúmenes de acceso directo con formato NTFS en módulos de memoria en línea dobles (DIMM) no volátiles y expuestos a las máquinas virtuales de Microsoft Hyper-V. Esto permite que las máquinas virtuales de Hyper-V aprovechen las ventajas de rendimiento de baja latencia de los dispositivos de memoria de clase de almacenamiento.
• Extensiones de Windows Admin Center. Puede administrar y supervisar Espacios de almacenamiento directo con paneles creados específicamente en Windows Admin Center.

Casos de uso de Espacios de almacenamiento directo

Al planear Espacios de almacenamiento directo, debe determinar si quiere separar las capas de virtualización y almacenamiento. Esta separación determina si va a implementar la arquitectura hiperconvergida o desagregada.

En la arquitectura hiperconvergida, configure un clúster de Hyper-V con almacenamiento local en cada servidor de Hyper-V y escale esta solución agregando servidores de Hyper-V adicionales con almacenamiento adicional. Esta es la solución óptima para pequeñas y medianas empresas.

Si necesita poder escalar la capa de virtualización y la capa de almacenamiento de forma independiente, debe elegir la arquitectura desagregada. Este enfoque consta de dos clústeres independientes: uno hospeda las máquinas virtuales de Hyper-V y el otro, el Servidor de archivos de escalabilidad horizontal (SOFS) donde residen los discos de máquina virtual. Esta solución permite escalar la potencia de procesamiento de la capa de virtualización por separado de la capacidad de almacenamiento para la capa de almacenamiento. Esto suele ser óptimo para implementaciones a gran escala.

Nota:

SOFS proporciona acceso al sistema de almacenamiento mediante SMB 3.x. SOFS proporciona almacenamiento basado en SMB en configuraciones desagregadas. Sin embargo, no es adecuado para las configuraciones hiperconvergidas.

Otros casos de uso de Espacios de almacenamiento directo incluyen el almacenamiento de archivos de réplica de Hyper-V y la copia de seguridad o el archivo de archivos de la máquina virtual. También puede implementar Espacios de almacenamiento directo para hospedar archivos de la base de datos de usuario y del sistema de Microsoft SQL Server.